Seminari di approfondimento III ciclo. Comp. di carta e grafia

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1 CARTOGRAFIA Sabato 15 gennaio 2011 ROSSella tedesco

2 CARTOGRAFIA Comp. di carta e grafia carta materiale ottenuto dall'opportuna lavorazione di fibre cellulosiche, che si presenta in forma di fogli sottili e pieghevoli, adatti a vari usi; il foglio stesso così ottenuto. In particolare, foglio usato per scrivere. grafia modo di scrivere le parole. carta geografica rappresentazione grafica, riprodotta in scala e secondo simboli convenzionali, di una parte o di tutta la superficie terrestre, o di alcuni suoi aspetti particolari: carta geografica, topografica, geologica, nautica, linguistica descrizione della volta celeste: carta astronomica.

3 CARTOGRAFIA carta geografica rappresentazione grafica, riprodotta in scala e secondo simboli convenzionali, di una parte o di tutta la superficie terrestre, o di alcuni suoi aspetti particolari: carta geografica, topografica, geologica, nautica, linguistica descrizione della volta celeste: carta astronomica.

4 CARTOGRAFIA La cartografia è l'insieme di conoscenze scientifiche, tecniche e artistiche finalizzate alla rappresentazione simbolica ma veritiera di informazioni geografiche o statistiche, demografiche, economiche, politiche, culturali, comunque in relazione al luogo geografico nel quale si realizzano - su supporti piani (carte geografiche) o sferici (globi). Una rappresentazione grafica approssimata, ridotta e simbolica, di una parte della superficie terrestre su un piano, ovvero su un foglio di carta. Approssimata : non è possibile rappresentare fedelmente su di un foglio (superficie a due dimensioni) una realtà a tre dimensioni, se non accettando alcuni errori. Ridotta : è ovviamente impensabile avere delle carte geografiche con le stesse dimensioni presenti nella realtà; per ovviare a tale problema si procede ad una riduzione in scala della realtà. Simbolica : su una carta geografica i vari particolari presenti nella realtà vengono rappresentati con simboli, colori e parole.

5 CARTOGRAFIA Le caratteristiche della Terra La posizione dei punti sulla Terra Le proiezioni geografiche I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche La cartografia italiana

6 LE CARATTERISTICHE DELLA TERRA La forma Le dimensioni

7 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Terra piatta Poiché la figura della Terra non può essere abbracciata intera da uno sguardo umano solo piuttosto tardi l uomo è riuscito a farsi un idea esatta della sua forma. La concezione basata sulle più elementari apparenze, che risultano a chi osservi la superficie terrestre e la volta celeste da un punto qualsiasi, è quella che ne ebbero i Greci ai tempi di Omero. Essi, come molti altri popoli dell antichità, immaginarono la Terra piana, simile a un gran disco, limitato all intorno dall Oceano e al di sopra dalla cupola della volta celeste. Questa concezione durò solo fino al V secolo a.c.

8 Commissione Nazionale Scuole di Speleologia della Società Speleologica Italiana Le caratteristiche della Terra: la forma

9 Le caratteristiche della Terra: la forma

10 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Terra sferica Pitagora Procedendo lungo un meridiano, l altezza delle stelle sull orizzonte varia (Eudosso di Cnido IV sec. a.c.) La linea limitante l ombra della Terra sulla Luna è costantemente curva (Aristotele a.c.) Osservazione del modo in cui appaiono in mare degli oggetti un po elevati La figura dell orizzonte appare ovunque circolare (Cleomède II sec. d.c.) Variazioni di ampiezza dell orizzonte (Strabone 63 a.c.-20 d.c. e Tolomeo d.c.) Viaggi di circumnavigazione: prima prova diretta (XVI sec.)

11 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Terra ellissoidale Considerando la forza centrifuga sviluppata dal movimento di rotazione, è possibile prevedere lo schiacciamento che la Terra presenta in corrispondenza delle calotte polari (Newton ). Pendoli di uguale lunghezza avevano oscillato più lentamente a Quito (Ecuador) che in Lapponia il che voleva dire che la forza di gravità è minore all equatore per una maggiore distanza dal centro della terra delle regioni equatoriali rispetto a quelle polari (Spedizioni scientifiche nel 1736). Misure differenti nella lunghezza del grado di meridiano tra le regioni equatoriali e quelle polari hanno accertato che per effetto dello schiacciamento terrestre i meridiani hanno la figura di ellissi (XVIII sec.). Il valore medio dello schiacciamento è uguale a circa 1/297 del raggio, dato che il raggio equatoriale e il raggio polare differiscono in media di soli 21 km.

12 Commissione Nazionale Scuole di Speleologia della Società Speleologica Italiana Le caratteristiche della Terra: la forma

13 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Geoide Misure rigorose hanno dimostrato che tanto i meridiani quanto i paralleli hanno curvature differenti. Misure gravimetriche, cioè del valore della forza di gravità, hanno stabilito che il livello medio del mare non è ovunque il medesimo. Osservazioni, per mezzo di satelliti geodetici, hanno mostrato le deviazioni dell orbita causate dalle irregolarità della Terra. I geodeti hanno immaginato una figura particolare, puramente teorica, il geoide, che ha la caratteristica di essere in ogni punto perpendicolare alla direzione della gravità.

14 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Geoide

15 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA Geoide Generalmente il geoide è definito come quella superficie equipotenziale coincidente con il pelo libero delle acque, se i mari e gli oceani potessero passare attraverso le terre emerse, e la cui conformazione in ciascun punto sarebbe direttamente legata alla distribuzione di tutte le masse circostanti che originano l attrazione gravitazionale.

16 Le caratteristiche della Terra: la forma LA FORMA La forma del geoide è quella di un corpo rotondo piuttosto irregolare che presenta ondulazioni geodetiche dipendenti soprattutto dalla distribuzione causale e dalla diversa densità delle masse terrestri. Eseguire calcoli su questa superficie è difficile. Siccome, la differenza tra la superficie dell ellissoide di rotazione e quella del geoide supera raramente i 100 m verso l alto o verso il basso, in cartografia si preferisce utilizzare come superficie di riferimento l ellissoide di riferimento.

17 Le caratteristiche della Terra: le dimensioni LE DIMENSIONI Conosciuta la forma della Terra, per ottenerne le dimensioni, basta effettuare la misura della lunghezza di un arco di meridiano e trovare in quale rapporto questo arco sta con l intera circonferenza. Le operazioni che si fanno a questo scopo costituiscono la misura del grado km (Eudosso di Cnido IV sec. a.c.) km (Dicearco da Messina IV sec. a.c.) km (Eratostene di Cirene III sec. a.c.) km (Posidonio d Apamea II d.c.) km (Califfo Al Mamùn 827 d.c.)

18 Le caratteristiche della Terra: le dimensioni

19 Le caratteristiche della Terra: le dimensioni LE DIMENSIONI L ellissoide terrestre di riferimento adottato nel 1967 dall Unione Geodetica Internazionale ha le seguenti dimensioni: Raggio polare km Raggio equatoriale km Schiacciamento polare km 1/297 Lunghezza dell equatore km Lunghezza del meridiano km Superficie km Volume km

20 LA POSIZIONE DEI PUNTI SULLA TERRA Il reticolo geografico Le coordinate geografiche Il sistema di riferimento geografico

21 La posizione dei punti sulla Terra: il reticolo geografico IL RETICOLO GEOGRAFICO Asse di rotazione Equatore

22 La posizione dei punti sulla Terra: il reticolo geografico IL RETICOLO GEOGRAFICO Rete di linee immaginarie che permette di definire la posizione dei punti e delle aree sulla superficie terrestre. Consiste in un fascio di linee di direzione nord-sud congiungente i poli, i meridiani, ed una seria di linee parallele di direzione est-ovest, i paralleli.

23 La posizione dei punti sulla Terra: il reticolo geografico IL RETICOLO GEOGRAFICO I meridiani Semicirconferenze massime che hanno per estremi i poli. Ogni meridiano è completato dalla parte opposta da un altra semicirconferenza che è il suo antimeridiano. Ogni meridiano si indica con la sua longitudine. Tutti i meridiani seguono la direzione nord-sud. Tutti i meridiani si distanziano andando verso l Equatore e convergono verso i Poli. Su di un globo è possibile tracciare un numero infinito di meridiani, quindi per ogni punto prescelto sulla superficie passa un meridiano.

24 La posizione dei punti sulla Terra: il reticolo geografico IL RETICOLO GEOGRAFICO I paralleli Circonferenze minori parallele all equatore poste a Nord e a Sud di esso. Intersecano sempre i meridiani secondo angoli retti. Ogni parallelo si indica con la sua latitudine. Tutti i paralleli seguono la direzione est-ovest. Tutti i paralleli sono sempre paralleli fra loro, quindi conservano sempre le loro distanze reciproche. Su di un globo è possibile tracciare un numero infinito di paralleli, quindi per ogni punto prescelto sulla superficie passa un parallelo.

25 La posizione dei punti sulla Terra: le coordinate geografiche LE COORDINATE GEOGRAFICHE Per stabilire la posizione assoluta di un punto su un piano basta riferire questa sua posizione a due rette perpendicolari tra loro, chiamate assi. Tracciando dal punto le perpendicolari a ciascuno degli assi si ottengono due segmenti che si chiamano coordinate. Lo stesso sistema si usa per la determinazione della posizione assoluta di un punto sulla superficie terrestre. Poiché la superficie terrestre è sferoidica, gli assi sono delle circonferenze e le coordinate sono archi di circonferenza. Per assi di riferimento si prendono un meridiano fondamentale e l equatore. Le coordinate saranno costituite dalle distanze angolari del punto dalle due circonferenze scelte, cioè dalla latitudine e dalla longitudine.

26 La posizione dei punti sulla Terra: le coordinate geografiche LE COORDINATE GEOGRAFICHE Latitudine (φ) Distanza di un punto dall equatore. Espressa dall arco di meridiano tra essi interposto e misurato in gradi e frazioni di esso. Si distingue una latitudine Nord ed una latitudine Sud. Longitudine (λ) Distanza di un punto da un meridiano preso come fondamentale (meridiano zero). Espressa dall arco di parallelo tra essi interposto e misurato in gradi e frazioni di grado. Si parla di longitudine Est e di longitudine Ovest.

27 La posizione dei punti sulla Terra: le coordinate geografiche LE COORDINATE GEOGRAFICHE Latitudine (φ) Distanza di un punto dall equatore. Espressa dall arco di meridiano tra essi interposto e misurato in gradi e frazioni di esso. Si distingue una latitudine Nord ed una latitudine Sud. Longitudine (λ) Distanza di un punto da un meridiano preso come fondamentale (meridiano zero). Espressa dall arco di parallelo tra essi interposto e misurato in gradi e frazioni di grado. Si parla di longitudine Est e di longitudine Ovest.

28 La posizione dei punti sulla Terra: il sistema di riferimento geografico IL SISTEMA DI RIFERIMENTO GEOGRAFICO La posizione di un punto sulla superficie terrestre si può indicare mediante due angoli: la latitudine, misurata a partire dal piano equatoriale, e la longitudine, misurata a partire dal meridiano zero.

29 La posizione dei punti sulla Terra: il sistema di riferimento geografico IL SISTEMA DI RIFERIMENTO GEOGRAFICO Il sistema latitudine/longitudine è poco pratico per piccole distanze. La lunghezza di un arco non è costante. La rappresentazione cartografica tipicamente è planare e non sferica...ma come trasformare le coordinate geografiche in coordinate piane?

30 LE PROIEZIONI GEOGRAFICHE Definizione Caratteristiche Classificazione

31 Le proiezioni geografiche: definizione DEFINIZIONE Poiché non è possibile appiattire una sfera, si ricorre a procedimenti geometrici per tracciare nel piano il reticolo dei meridiani e dei paralleli della sfera. I vari sistemi elaborati per riportare sul piano il reticolo geografico prendono il nome di proiezioni geografiche. Le proiezioni sono funzioni che legano, attraverso una corrispondenza biunivoca, la latitudine e la longitudine con le coordinate piane dei punti sulla carta, in modo da rispettarne determinate caratteristiche.

32 Le proiezioni geografiche: caratteristiche CARATTERISITICHE Per la fedeltà della rappresentazione occorrono tre condizioni: isogonia - mantenere inalterati gli angoli (carte nautiche) equidistanza - mantenere i rapporti tra le lunghezze (atlanti) equivalenza - mantenere i rapporti tra le aree (carte geografiche) Solo il globo soddisfa contemporaneamente queste tre condizioni; esse non possono mai trovarsi riunite in una sola proiezione. Le proiezioni però permettono di calcolare gli errori che la carta presenta.

33 Le proiezioni geografiche: classificazione CLASSIFICAZIONE Pure Il reticolo geografico viene riportato su di una superficie ausiliaria applicando i soli principi geometrici. Prospettiche Si basano sull uso di un piano orizzontale su cui si proietta la superficie del globo. Di sviluppo Si basano sull adozione di solidi ausiliari, il cono ed il cilindro, la cui superficie e sviluppabile su un paino. Modificate Si ottengono dalle precendenti applicando apportando alla costruzione geometrica correzioni adatte a diminuire le inevitabili deformazioni. Convenzionali Sono basate sulle relazioni matematiche esistenti tra i punti del globo e quelli della carta per costruire carte che rispettino una delle tre condizioni fondamentali.

34 Le proiezioni geografiche: classificazione

35 Le proiezioni geografiche: classificazione

36 I SISTEMI DI RIFERIMENTO E LE RAPPRESENTAZIONI CARTOGRAFICHE Ellissoide DATUM Proiezione Sistema cartografico

37 I sistemi di riferimento I SISTEMI DI RIFERIMENTO La scelta della proiezione varia di volta in volta a seconda dello scopo che ci si prefigge, oltre che alla posizione geografica ed all estensione delle regioni da rappresentare...ma, vi ricordate cosa proiettiamo? ELLISSOIDE (Superficie quadrica sulla quale tutte le curve d intersezione con i piani sono ellissi)..dove? SISTEMA (geodetico) DI RIFERIMENTO o DATUM (Modello matematico della Terra che usiamo per calcolare le coordinate geografiche dei punti, costituito da un set di otto parametri, due di forma dell ellissoide e sei di posizionamento e di orientamento, e da una rete compensata di punti che lo materializza) Un ellissoide biassiale di riferimento associato ad un sistema locale costituisce un sistema di riferimento geodetico dove è possibile definire un sistema di coordinate geografiche.

38 I sistemi di riferimento I SISTEMI DI RIFERIMENTO Il DATUM è definito da un ellissoide che approssima la forma della Terra e dalla posizione relativa dello stesso rispetto al centro della Terra. Il DATUM è un insieme di parametri (lat., long. E punto di origine dell ellissoide) che definiscono un sistema di coordinate geografiche.

39 I sistemi di riferimento I SISTEMI DI RIFERIMENTO

40 Rappresentazioni cartografiche RAPPRESENTAZIONI CARTOGRAFICHE Per procedere allo sviluppo cartografico in sistemi cartesiani, si adottano formule di corrispondenza biunivoca tra le coordinate geografiche e quelle piane.. PROIEZIONE..riferite ad una data origine, centro di sviluppo. SISTEMA CARTOGRAFICO DI RIFERIMENTO Una rappresentazione geografica della Terra proiettata e riferita ad un origine costituisce un sistema di riferimento cartografico dove è possibile definire un sistema di coordinate piane.

41 Rappresentazioni cartografiche RAPPRESENTAZIONI CARTOGRAFICHE

42 I SISTEMI DI RIFERIMENTO E LE RAPPRESENTAZIONI CARTOGRAFICHE Ellissoide DATUM Proiezione Sistema cartografico

43 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Ellissoide Bessel Internazionale (Hayford) WGS84 DATUM Catastale sistemi orientati ognuno con una propria origine Roma 40 - ellissoide internazionale orientato a Roma (Monte Mario), adottato nella cartografia italiana ED 50 - ellissoide internazionale orientato a Potsdam, proposto nel 1950 nel quadro dell unificazione delle rappresentazioni cartografiche europee WGS 84 - sistema di posizionamento globale satellitare Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle ordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso EST Fuso OVEST Fuso 32N Fuso 33N

44 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle ordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 Fuso EST Fuso OVEST UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso 32N Fuso 33N

45 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle ordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 Fuso EST Fuso OVEST UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso 32N Fuso 33N

46 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Ellissoide Bessel Internazionale (Hayford) WGS84 DATUM Catastale sistemi orientati ognuno con una propria origine Roma 40 - ellissoide internazionale orientato a Roma (Monte Mario), adottato nella cartografia italiana ED 50 - ellissoide internazionale orientato a Potsdam, proposto nel 1950 nel quadro dell unificazione delle rappresentazioni cartografiche europee WGS 84 - sistema di posizionamento globale satellitare Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle ordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso EST Fuso OVEST Fuso 32N Fuso 33N

47 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle coordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 Fuso EST Fuso OVEST UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso 32N Fuso 33N

48 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche

49 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche Proiezione Cassini-Soldner proiezione con caratteristiche di deformazione più idonee alla misura delle aree Conforme di Gauss proiezione cilindrica inversa, equidistante, avente l asse delle ascisse coincidente con l Equatore e l asse delle coordinate coincidente con il meridiano di riferimento Universale Trasversa di Mercatore proiezione policilindrica inversa Sistema cartografico Gauss-Boaga Roma 40 Fuso EST Fuso OVEST UTM ED 50 Fuso 32 Fuso 33 Fuso 34 UTM WGS 84 Fuso 32N Fuso 33N

50 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche

51 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche

52 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche

53 LA CARTOGRAFIA ITALIANA Nel 1875 L Istituto Geografico Militare Italiano (I.G.M.I.), per suo compito istituzionale, dava inizio alla costituzione della carta topografica fondamentale d Italia, completata nel Gli elementi che costituiscono questa carta sono: Il foglio (scala 1: ) Il quadrante (scala 1:50.000) La tavoletta (scala 1 :25.000) La sezione (scala 1:10.000)

54 LA CARTOGRAFIA ITALIANA Carta topografica d Italia Il foglio (scala 1: ) Il quadrante (scala 1:50.000) La tavoletta (scala 1 :25.000) La sezione (scala 1:10.000)

55 LA CARTOGRAFIA ITALIANA Carta tecnica regionale scala 1: scala 1:5.000 scala 1 :2.000

56 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

57 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

58 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

59 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

60 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

61 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

62 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

63 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

64 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

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70 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

71 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

72 La cartografia italiana inquadramento nome scala orientamento sistema coordinate topografia legenda

73 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche SISTEMA CATASTALE

74 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche ROMA 40

75 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche ED 50

76 WGS 84 I sistemi di riferimento e le rappresentazioni cartografiche

77 GRAZIE PER L ATTENZIONE ROSSella tedesco